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国内企业级SSD厂商究竟在拼什么?

10/27 09:55
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随着AI应用快速普及,市场对高性能、高可靠性的存储产品需求与日俱增,企业级SSD正受到前所未有的关注。全球SSD市场格局由五大原厂主导,同时在AI浪潮下,国内企业级SSD产业链厂商正凭借技术突破加速崛起,成为存储市场一道靓丽的风景线。在目前饱受关注的AI场景超大容量存储市场,已有Solidigm、大普微等先后实现企业级QLC产品量产。

五家大厂主导国内厂商快速发展

企业级SSD产业链主要涉及闪存颗粒(NAND Flash)、主控芯片与成品三大环节,NAND Flash既是数据存储的核心介质,也是数据存储的载体,分为SLC(单层存储单元)、MLC(双层存储单元)、TLC(三层存储单元)、QLC(四层存储单元);主控芯片承担数据的读取、写入,与之相关的接口技术目前主流为PCIe,也包括长尾市场SATA、SAS等;成品环节主要涉及企业级SSD设计、生产与销售。

由于闪存厂商在NAND Flash颗粒领域掌握极高话语权,它们在企业级SSD市场占据主导地位。

全球市场调研机构TrendForce集邦咨询最新数据显示,今年第二季度全球原厂企业级SSD品牌营收排名前五依次为三星、SK集团(包括SK海力士与Solidigm)、美光科技、铠侠与西部数据,五家原厂营收共计达到57.38亿美元,环比成长52.7%。

与此同时,国内企业级SSD厂商也凭借技术创新与市场积累,近年显著成长,在企业级SSD产业链各环节中,皆有典型代表厂商。

图片来源:全球半导体观察制表

长江存储是国内闪存颗粒原厂,闪存颗粒类型包括TLC、QLC等。同时,长江存储也有推出企业级SSD产品。2022年7月25日,长江存储推出首款企业级PCIe 4.0 NVMe固态硬盘PE310系列,正式进入高端企业级固态硬盘市场。该产品是继消费级固态硬盘、嵌入式存储器之后,长江存储在存储系统解决方案领域的重要布局。

同时,不少企业聚焦主控芯片与成品两大环节,代表厂商包括大普微、得瑞领新、忆联、泽石科技、芯盛智能等。

此外,亦有部分厂商主攻专一赛道,如新晋入局者平头哥于2023年11月发布企业级SSD主控芯片,正式进军企业级存储市场。再比如忆芯科技、英韧科技,两家虽然也有相关SSD成品,但目前主攻领域还是企业级SSD主控芯片。

忆恒创源、紫光闪芯、海普存储等厂商则瞄准企业级SSD成品领域,其中紫光闪芯是新紫光集团今年才成立的企业,其发布的“紫光闪存”品牌企业级固态硬盘产品系列覆盖数据中心人工智能边缘计算等应用场景。

企业级SSD竞争激烈,国内厂商在比拼什么?

AI浪潮催生海量数据存储与计算需求,也对存储市场提出了高性能、低成本、低功耗与高可靠性等要求,国内企业级SSD厂商技术比拼一触即发。

01、闪存颗粒:拼QLC

相较于SLC、MLC与TLC技术,QLC技术在相同物理空间内可以存储更多的数据,从而满足大数据云存储等应用场景对高存储容量的需求,目前,已知的企业级SSD最大容量为61.44TB,未来还将推出128TB超大容量,皆采用QLC技术。

性能方面,虽然QLC的写入性能可能不及SLC或MLC,但QLC读取性能优秀,而对于大部分数据中心和企业级应用而言,读取性能才是关键。

另外,与HDD比较,QLC同样在性能、容量与密度等方面具备优势。

基于上述特性,QLC SSD在企业级存储领域扮演着越来越重要的角色。

国内厂商方面,凭借创新的晶栈®Xtacking®技术,长江存储推出的新一代企业级QLC颗粒,可满足服务器和数据中心对存储容量和性能的高标准要求。目前,多款国内企业级SSD采用了长江存储QLC闪存颗粒。

02、主控芯片:拼PCIe 5.0

PCIe 5.0标准于2019年由PCI-SIG推出,相较于PCIe 4.0,其传输速度翻倍,从而得以更快速处理大量数据,提高整体性能,这为企业级SSD提供了更为广阔的发展空间。

随着PCIe 5.0标准不断普及,多家主控芯片厂商推出了符合该标准的产品,国内厂商也不例外。

大普微自研PCIe5.0主控芯片DP800已经实现量产,支持大容量企业级SSD的部署,能够满足数据中心、云计算等场景对海量数据存储的需求。今年2月,大普微基于DP800打造的企业级SSD Roealsen®R6通过了PCI-SIG Gen5 32Gbps兼容性认证测试。

2023年11月,平头哥推出了镇岳510高性能企业级SSD主控芯片,率先在阿里云数据中心部署,该款产品IO处理能力达到3400K IOPS,数据带宽达到14GByte/s,能效比达到420K IOPS/Watt。该芯片采用自研芯片固件架构,通过软硬件协同设计实现性能突破。

2024年9月,忆恒创源发布旗下首款全国产PCIe 5.0企业级NVMe SSD PBlaze7 7A40系列,产品基于平头哥镇岳510芯片打造,产品性能和能效比大幅提升,实现4K随机写100万IOPS的突破,可应用于AI、数据库、云计算等领域。

忆芯科技推出了STAR1500和STAR1516系列PCIe 5.0 SSD主控芯片。STAR1500采用8核64位RISC-V多核处理器架构,顺序读性能高达14.4GB/s;而STAR1516则面向高性能企业级市场,支持极致的延迟性能与实时数据加解密功能。

英韧科技推出了YRS900和YRS820等PCIe 5.0 SSD主控芯片。YRS900是首款量产的PCIe 5.0企业级国产主控,采用RISC-V架构,顺序读取速度达14GB/s,顺序写入速度达12GB/s。YRS820则面向高端消费级市场,内置AI智能数据加速设计。

今年忆联推出其首款PCIe Gen5 ESSD:UH812a/UH832a,面向数据中心混合业务、云计算、AI等对性能要求极高的应用场景,能够提供高带宽、低延迟解决方案。相较于上一代产品,UH812a/UH832a实现了2倍数据吞吐效率,顺序读写性能高达14500MB/s,随机读写性能高达3400K IOPS,能够为AI训练和推理提供强劲性能保障,容量点覆盖1.6-15.36TB。

此外,泽石科技正在研发PCIe 5.0主控芯片“盘古”,将应用于数据中心、AI、云计算、游戏电竞和个人电脑等领域。作为全新一代泽石科技自主研发的国产主控芯片,“盘古”支持NVMe2.0协议,闪存颗粒支持TLC/QLC,最高容量可达32TB,顺序读/写性能高达14GB/s,随机读/写性能高达1.5M IOPS。

03、其他:拼优化

国内企业级SSD厂商众多,市场竞争激烈,如何在竞争中脱颖而出?拿到优质闪存颗粒、主控芯片等硬件还不够,厂商需要对这些硬件进行集成与优化,通过创新技术,以保证产品性能与可靠性,并与同类产品形成差异化竞争。

比如大普微,该公司在国内最早推出QLC企业级SSD——J5000系列,容量为15.36TB,今年9月大普微又发布了J5060 QLC SSD系列,最高容量到达了61.44TB。

大普微介绍,随着容量提升,SSD故障恢复时间会变长,给数据迁移和恢复带来巨大挑战。为了保证在大容量盘上不出问题,必须进行大量的可靠性设计,包括新的巡检、修复机制、ECC算法等,以降低故障率并确保数据安全。针对大容量QLC SSD,大普微还提供了一系列技术方案来发挥QLC介质最佳性能。

忆恒创源推出的自主统一架构平台MUFP,通过将不同的主控芯片抽象为具有一定共性的虚拟层,并在其基础上添加自主固件服务层,为管理算法、闪存算法、调度算法、垃圾回收算法等固件功能提供支撑。其模块化的功能设计配合主控芯片的多核架构,实现了SSD性能与功能的灵活扩展。

忆联公司近期也对外展示了其在SSD安全性与可靠性做出的努力。忆联与国内知名实验室联合展开了中子试验,通过模拟高辐射环境,验证了企业级SSD在极端环境下的可靠性。同时,针对业界产品普遍存在的生命周期末期性能不佳的痛点,忆联通过智能多流、智能GC等创新技术,加之多项典型业务场景下的稳定性测试,将PCIe Gen5 ESSD产品全生命周期内性能浮动控制在5%以内,帮助客户实现全生命周期的一致性体验。

结 语

AI浪潮带来的发展机会与技术挑战仍在继续,这也意味着国内企业级SSD厂商的比拼仍旧看点十足。未来厂商如何抓住机遇并应对挑战,值得期待!

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